способ получения сорбента-катализатора

Формула изобретения

Способ получения сорбента-катализатора на основе активного угля, включающий пропитку частиц угля раствором каталитических добавок и триэтилендиамина с последующей термообработкой, отличающийся тем, что триэтилендиамин берут в количестве 0,2 0,8 мас. и пропитку ведут при объемном соотношении уголь пропиточный раствор 1 0,2 0,4, а термообработку осуществляют при 110 150^oС.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано в процессах очистки отходящих промышленных газов или в средствах индивидуальной защиты органов дыхания (противогазах).

Известен способ получения сорбента-катализатора, включающий пропитку частиц древесного активного угля триэтилендиамином (ТЭДА) или пиперазином с последующей термообработкой (см.патент Англии N 1123822, опубл. 14.08.68). Недостатком известного способа является низкая стабильность катализатора и резкое ухудшение его свойств в условиях длительного хранения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ получения сорбента-катализатора путем пропитки частиц активного угля раствором каталитических добавок меди (5 20% мас), серебра (0,03 0,1% мас) и триэтилендиамина (1 7,5% мас) при соотношении уголь - пропиточный раствор 1:1,0 1,5 и термообработки при 105^oC (см.патент США N 4802898, кл.B 01 D 53/04, опубл. 07.02.89).

Недостатком прототипа является невысокая динамическая активность по плохосорбирующимся веществам типа хлорциана в условиях высокой относительной влажности воздуха (75 90%).

Целью изобретения является повышение динамической активности сорбента-катализатора на основе активного угля по хлорциану в условиях высокой относительной влажности воздуха (75 90).

Поставленная цель достигается предложенным способом, включающим пропитку частиц активного угля раствором каталитических добавок и триэтилендиамина, содержащим последнего 0,2 0,8% мас, причем пропитку ведут при объемном соотношении уголь пропиточный раствор 1: 0,2^oC 0,4, а термообработку осуществляют при 110 150^oC.

Из научно-технической литературы авторам не известен способ получения сорбента-катализатора, включающий пропитку частиц активного угля раствором каталитических добавок и триэтилендиамина, содержащим последнего 0,2 0,8% мас, причем пропитку ведут при объемном соотношении уголь пропиточный раствор 1:0,2 0,4, а термообработку осуществляют при 110 150^oC.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Поглощение плохосорбирующихся веществ типа хлорциана происходит за счет их разложения каталитическими добавками, наносимыми на поверхность активного угля. Однако процесс очистки воздуха в промышленных фильтрах и противогазах происходит, как правило, при высокой относительной влажности воздуха, которая резко снижает динамическую активность сорбента-катализатора. Для повышения активности используют стабилизирующую добавку ТЭДА, представляющую собой гетеробициклический амин C₆H₁₂N₂, хорошо растворимый в воде и обладающий высокой каталитической активностью вследствие высокой нуклеофильности.

В результате многочисленных экспериментов удалось подобрать оптимальное сочетание количества вводимых каталитических добавок, соотношения активный уголь пропиточный раствор и температуры термообработки пропитанного угля, дающее возможность получить сорбент-катализатор с повышенной динамической активностью по хлорциану в условиях высокой относительной влажности воздуха (75 90%).

Способ осуществляют следующим образом. Берут активный уголь в виде гранул, зерен, таблеток и т.д. с суммарным объемом пор 0,65 0,90 см₃/г, содержащий не менее 0,25 0,30 см₃/г объем микропор. Затем готовят аммиачный раствор, содержащий медь, хром, серебро в соотношении 1,00:0,3:0,01. Готовят водный раствор ТЭДА и вводят его в пропиточный раствор из расчета получения в готовом пропиточном растворе 0,2 0,8% мас. Мерником отделяют соответствующее количество активного угля и дозируют его в пропиточный аппарат типа бетономешалки. Затем в пропиточный аппарат через мерник дозируют пропиточный раствор при объемном соотношении 1:0,2^oC0,4. Включают перемешивающий аппарат и проводят пропитку при перемешивании в течение 10-20 минут. Пропитанный уголь выгружают из аппарата и вылеживают в течение 0,5 3 часов. Операции пропитки и вылеживания осуществляют при температуре рабочего помещения 20 40^oC.

Вылежанные частицы термообрабатывают в печи "кипящего слоя или вращающейся печи" при температуре 110 150^oC при скорости подъема 5-20^oC/мин. Полученный сорбент-катализатор охлаждают до комнатной температуре и проводят оценку его динамической активности по хлорциану.

Расчет количества вводимых каталитических добавок проводят таким образом, чтобы в конечном продукте содержалось меди 4,5 6,5% мас, хрома 1,2 2,2% мас. серебра 0,02 0,05% мас.

Пример 1

Берут 1 кг активного угля АД-4 с суммарным объемом пор 0,65 см³/г и объемом микропор 0,25 см³/г. Готовят аммиачный раствор меди, хрома и серебра следующим образом: в 400 см³ углекислого аммиаката меди с концентрацией 13% растворяют 57 г бихромата калия (при нагревании до 60^oC) и 1 г азотнокислого серебра.

Готовят водный раствор ТЭДА, для чего берут 1,02 г ТЭДА и растворят его в 20 см³ воды из расчета получения ТЭДА в готовом пропиточном растворе 0,2% мас. Берут аммиачный раствор меди, хрома и серебра в количестве 380 см³ и добавляют в него водный раствор ТЭДА. Полученный пропиточным раствором объемом 40 см³ в бетономешалке пропитывают активный уголь, при этом объемное соотношение уголь пропиточный раствор составляет 1:0,2. Пропитанные зерна высыпают в бункер с воздушным охлаждением и регулируемой температурой и вылеживают при температуре 20^oC в течение 0,5 часа. Затем зерна загружают в нагретую печь кипящего слоя и подвергают термообработке при температуре 110^oC до удаления влаги.

Полученный сорбент-катализатор выгружают и охлаждают до комнатной температуры без доступа воздуха в течение 0,5 часа. Оценку динамической активности катализатора по хлорциану проводят на динамическом приборе. Условия испытаний катализатора следующие:

концентрация паров хлорциана 5 мг/л,

высота слоя сорбента-катализатора 3,0 см,

удельный объемный расход паровоздушной смеси 0,5 л/минсм²,

относительная влажность воздуха 90%

Полученный сорбент-катализатор имел динамическую активность 30 минут.

Пример 2

Берут 1 кг активного угля АГ-8 с суммарным объемом пор 0,90 см³/г и объемом микропор 0,30 см³/г. Готовят аммиачный раствор следующим образом: в 1000 см³ углекислого аммиаката меди с концентрацией 6,5% растворяют 57 бихромата калия и 1 г азотнокислого серебра.

Готовят водный раствор ТЭДА, для чего берут 8,28 г ТЭДА и растворят его в 50 см³ воды из расчета получения ТЭДА в готовом пропиточном растворе 0,8% масс.

Берут аммиачный раствор меди, хрома и серебра в количестве 950 см³ и добавляют в него водный раствор ТЭДА. Полученным пропиточным раствором объемом 1000 см³ в бетономешалке пропитывают активный уголь, при этом объемное соотношение уголь пропиточный раствор составляет 1:0,4.

Далее как в примере 1 за исключением того, что пропитанный уголь вылеживают в течение 3 часов при температуре 40^oC, а термообработку ведут при температуре 150^oC.

Полученный сорбент-катализатор имел динамическую активность по хлорциану 40 минут.

Пример 3

Берут 1 кг активного угля АГ-8 с суммарным объемом пор 0,80 см³/г и объемом микропор 0,28 см³/г. Готовят аммиачный раствор меди, хрома и серебра следующим образом: в 660 см³ углекислого аммиаката меди с концентрацией 8,9% растворяют 57 г бихромата калия и 1 г азотнокислого серебра. Готовят водный раствор ТЭДА, для чего берут 3,8 г ТЭДА и растворяют в 35 см³ воды из расчета получения ТЭДА в готовом пропиточном растворе 0,5% мас. Берут аммиачный раствор меди, хрома и серебра в количестве 625 см³ и добавляют в него водный раствор ТЭДА. Полученным пропиточным раствором объемом 660 см³ в бетономешалке пропитывают активный уголь, при этом объемное соотношение уголь пропиточный раствор составляет 1:0,3.

Далее как в примере 1 за исключением того, что пропитанный уголь вылеживают 1,5 часа при температуре 30^oC, а термообработку ведут при температуре 130^oC.

Полученный сорбент-катализатор имел динамическую активность по хлорциану 35 мин.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а именно повышение динамической активности сорбента-катализатора по хлорциану в условиях высокой относительной влажности воздуха 75-90% а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.